一种基于液态金属的宽带可重构频率选择吸波体制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种基于液态金属的宽带可重构频率选择吸波体，能够实现中频宽带可重构、高频和低频吸波性能。本发明专利技术由至少两个周期性设置的多功能频率选择吸波体单元组成；在每一个多功能频率选择吸波体单元中，包括：依次设置第一有耗层、第一介质层、空气层、第二有耗层、第二介质层、空气层、第一金属层、第三介质层、液态金属层、微流道层、第二金属层、第四介质层和第三金属层。第一有耗层中，通过丝网印刷的电阻油墨构成第一开缝型方环结构；第二有耗层中，通过电阻油墨构成的第二开缝型方环结构并嵌入的圆螺旋型金属结构；液态金属层为交叉排布的井字型结构；微流道层内部结构为光刻而成的交叉型通道，液态金属填充进所述交叉型通道。所述交叉型通道。所述交叉型通道。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液态金属的宽带可重构频率选择吸波体


[0001]本专利技术涉及雷达隐身
，尤其涉及一种基于液态金属的宽带可重构频率选择吸波体。

技术介绍

[0002]雷达散射截面(Radar Cross Section，RCS)表征被探测目标对电磁波的散射能力，自由空间中雷达最大作用距离与目标RCS的4次方根成正比，即目标RCS越小，雷达作用距离越小，当目标的RCS降低12dB时，其最大作用距离降低一半。因此，降低被探测目标RCS可作为雷达隐身技术的核心。频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)作为人工电磁周期结构具有空域滤波特性，基于带通FSS的雷达天线罩，其在自身雷达通频带具有良好的透波性能，不影响内部天线系统的工作，在通带外具有全反射性能，被应用于雷达天线罩减小后向RCS。但是该方法仅对单站RCS有效，随着多站雷达组网技术的发展，散射至其他方向的电磁波依然可被检测到，大大降低了隐身性能。因此，频率选择雷达吸波体(Frequency Selective Rasorber，FSR)被提出，其是FSS与电路模拟吸波器(Circuit analog absorber，CAA)组合的复合结构，具有频选特性，在己方雷达工作频段内具有带通传输特性，不影响雷达天线正常工作；而在雷达工作通带外，FSR雷达天线罩则具有“完美吸波”特性，利用其高损吸波表面将敌方雷达探测波吸收，有效缩减全向RCS，实现多基站雷达探测隐身。然而。
[0003]目前大多数FSR中频透射带宽较窄且不具备可重构可调性能，应用前景较窄。因此，如何实现宽带隐身雷达罩电磁性能的重构，并实现一部分宽带可重构和吸波性能，称为了需要，成为了需要研究的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的实施例提供一种基于液态金属的宽带可重构频率选择吸波体，能够实现中频宽带可重构、高频和低频吸波性能，适用于宽带隐身雷达罩电磁性能的重构。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：
[0006]周期性的设置多功能频率选择吸波体单元，多功能频率选择吸波体单元包括：依次设置的第一有耗层、第一介质层、空气层、第二有耗层、第二介质层、空气层、第一金属层、第三介质层、液态金属层、微流道层、第二金属层、第四介质层、第三金属层。其中第一有耗层包括由丝网印刷的电阻油墨构成的开缝型方环结构；第二有耗层包括电阻油墨构成的开缝型方环结构以及在方环四条边嵌入的圆螺旋型金属结构；液态金属层为交叉排布的井字型结构；微流道层内部结构为光刻而成的交叉型通道，液态金属可流动于其中。
[0007]具体的，第一金属层与第三金属层结构相同，为四个等大的金属方形贴片。第二金属层为四个等大的准螺旋缝隙结构。每个周期单元液态金属层横向和纵向通道均为7个。
[0008]本实施例提供的基于液态金属的宽带可重构频率选择吸波体，利用液态金属的流动性以及相应的结构设计，实现了中频宽带可重构、高频和低频吸波性能的多功能频率选
择吸波体。通过将多层频率选择表面与丝网印刷的电阻油墨构成的有耗层组合成复合结构，利用液态金属的优良导电性以及流动性构建了可重构的吸波/透波一体化系统，实现了良好的阻抗匹配、通带带宽宽以及通带内插损小的性能指标；同时本专利技术结合微流控技术，在微流道层注入和抽出液态金属，可实现两种工作模式的切换，即带通型频率选择吸波体与带陷型频率选择吸波体的可重构。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0010]图1是本专利技术实施例提供的单元结构三维立体示意图；
[0011]图2是本专利技术实施例提供的单元结构拆分示意图；
[0012]图3是本专利技术实施例提供的第一有耗层(1)的结构示意图；
[0013]图4是本专利技术实施例提供的第二有耗层(4)的结构示意图；
[0014]图5是本专利技术实施例提供的微流道层(10)的侧视图；
[0015]图6是本专利技术实施例提供的液态金属层(17)的结构示意图；
[0016]图7是本专利技术实施例提供的液态金属层(17)的侧视图；
[0017]图8是本专利技术实施例提供的第一金属层(18)的结构示意图；
[0018]图9是本专利技术实施例提供的第二金属层(19)的结构示意图；
[0019]图10是本专利技术实施例提供的微流道内注满液态金属，即带通型频率选择吸波体工作模式下传输系数和反射系数结果曲线示意图；
[0020]图11是本专利技术实施例提供的微流道内不注液态金属，即带陷型频率选择吸波体工作模式下传输系数和反射系数结果曲线示意图。
具体实施方式
[0021]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。下文中将详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用
字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0022]本专利技术实施例提供一种基于液态金属的宽带可重构频率选择吸波体，大致的设计思路在于：首先将第一有耗层和第二有耗层通过空气层级联成超材料吸波层；第一金属层、第三介质层、微流道层、第二金属层、第四介质层、第三金属层组成宽频带透波的频率选择表面层，其次在有耗层嵌入圆螺旋金属结构实现LC并联谐振，从而将超材料吸波层的透射频带与频率选择表面层的透射频带重合，形成一个低插损的宽频带透射窗口，最后利用液态金属EGaIn优良的流动性，通过对微流道内液态金属EGaIn的抽出与注入，实现带通型频率选择吸波体与带陷型频率选择吸波体两种工作模式的切换。具体如图1、2所示，本专利技术实施例提供一种基于液态金属的宽带本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液态金属的宽带可重构频率选择吸波体，其特征在于，由至少两个的多功能频率选择吸波体单元组成；在每一个多功能频率选择吸波体单元中，包括：从上至下依次设置的第一有耗层(1)、第一介质层(2)、空气层(3)、第二有耗层(4)、第二介质层(5)、空气层(6)、第一金属层(7)、第三介质层(8)、液态金属层(9)、微流道层(10)、第二金属层(11)、第四介质层(12)和第三金属层(13)；在第一有耗层(1)中，通过丝网印刷的电阻油墨构成第一开缝型方环结构(14)；在第二有耗层(4)中，通过电阻油墨构成的第二开缝型方环结构(15)，并且在第二开缝型方环结构(15)的四条边嵌入的圆螺旋型金属结构(16)；液态金属层(9)为交叉排布的井字型结构；微流道层(10)内部结构为光刻而成的交叉型通道，液态金属(17)填充进所述交叉型通道。2.根据权利要求1所述的基于液态金属的宽带可重构频率选择吸波体，其特征在于，采用介电常数为2.65并且损耗为0.002的F4B聚四氟乙烯板，作为第一介质层(2)、第二介质层(5)和第四介质层(12)的介质基板。3.根据权利要求1所述的基于液态金属的宽带可重构频率选择吸波体，其特征在于，第一有耗层(1)的长l1＝8.8mm，其中的第一开缝型方环结构(14)的宽s1＝0.5mm，开缝宽度l2＝1.9mm；第二有耗层(4)的长l3＝9.8mm，其中的第二开缝型方环结构(15)的宽w1＝1.5mm，开缝宽度l4＝1.5mm。4.根据权利要求3所述的基于液态金属的宽带可重构频率选择吸波体，其特征在于，在第二开缝型方环结构(15)中嵌入的圆螺旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹祖威，孔祥鲲，王贺，邹余坤，张馨予，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：